AIOT物联网平台简单认识

1、AIoT 产业主要

AIoT 产业主要包括“端”、“边”、“管”、“云”、“用”、“产业服务”六大板块。

1.“端”指的是终端，主要包括底层的芯片、模组、传感器、屏幕、AI 底层算法、操作系统等。

2. “边”是相对于“中心”的概念，泛指中心节点之外的位置。边缘计算则指的是将计算

及相关能力从中心处理节点下放至边缘节点后形成的，贴近终端的计算能力。

3. “管”主要指的是连接通道，及相关产品和服务。大物联时代带来的大连接数和复杂设备现场环境，使得有线连接网络捉襟见肘，因此在 AIoT 应用场景中，网络以无线连接为主。

4. “云”主要指 PaaS 平台，包括物联网平台、AI 平台和其他能力平台。

5. “用”指的是 AIoT 产业应用行业。从核心驱动要素来看，可分为消费驱动型、政府驱动型和产业驱动型行业。

6. “产业服务”板块主要包括 AIoT 产业相关的各类联盟、协会、机构、媒体、投资基金等，这些组织为产业提供包括检测、标准制定、媒体、咨询、投融资等服务，是推动产业发展的重要力量。

2、物联网架构

物联网架构从体系结构来看，简单来说主要分以下三个层面:设备层、网络层、应用层

• 设备层：各种硬件设备有传感器，也有执行器

• 网络层：设备与物联网平台通讯的协议

• 应用层：物联网平台管理设备数据以及业务逻辑实现

设备层、网络层和应用层这三个层面的知识，都是在设计和实施一个物联网系统的过程中需要掌握的。另外，现在数据隐私和系统安全越来越重要，它们贯穿系统的整个生命周期

3、物联网平台

物联网平台是物联网架构中的核心部分，它连接现实世界和虚拟世界，以实现对象之间的通信，管理数据流，支持应用程序开发并为连接的物联网设备提供基本分析。

定义了五种类型的物联网平台：

1.设备连接平台（CMP）：提供覆盖功能和解决方案，用于连接IoT设备，管理和协调连接以及为已连接的IoT设备提供通信服务。

2.设备管理平台(DMP)：处理预配任务，以确保已连接的设备被部署，配置并通过常规的固件/软件更新保持最新。

3.IaaS /云后端平台：为物联网应用程序和服务的数据管理提供可扩展的企业级后端。

4.应用使能平台（AEP）：使开发人员能够快速创建，测试和部署IoT应用程序或服务。

5.先进的分析平台（BAP）：提供复杂的分析工具，包括机器学习技术和流分析功能。

4、物联网平台的核心功能

物联网平台的核心功能就是设备接入，所以管它叫物联网设备接入平台更加贴切。物联网平台向下对接设备，对上对接应用平台。（在华为的平台中，对下对接设备的接口叫做南向接口，对上对接应用的接口叫做北向接口，按照地图的方位，上北下南，所以叫做南向北向。）

5、物联网平台的基本功能

设备接入可以再细分成设备管理、协议转换、数据分发等基本功能，协议转换针对设备，数据转发针对应用，而设备管理则将设备和平台关联起来。

设备管理：

• 检测设备状态，例如是否在线，最后推送数据的日期等。
• 设备分类管理，不同的设备类型采用不同的通信协议或数据定义，根据设备分类关联协议转换插件。
• 设备分组管理，根据组信息转发设备数据，例如1～100号设备归为一组，数据转发给A客户，101～200号设备归为一组，数据转发给B客户。可以按照应用对设备进行分组，归属同一应用的设备归为一组。

协议转换：

• 终端设备通常是嵌入式系统，仅有极少的可用资源，包括电力（很多设备是电池供电的），因此设备端通常使用二进制通信协议，例如CoAP、MQTT等，数据也采用二进制格式进行传输。通过采用二进制协议可以减少设备端在处理协议过程中消耗的资源，包括ROM、RAM、电池、流量等。
• 而应用平台则通常使用文本型的协议，通信协议通常是HTTP或HTTPS协议，数据格式通常是JSON或XML，这就需要一个转换，将设备端的二进制协议转换成平台端的文本协议，同时将应用平台下发的指令或响应由文本转换成二进制。
• 二进制转换成文本的过程叫做解码（decode），文本转换成二进制的过程叫做编码（encode），所以协议转换也叫做编解码，物联网平台用作协议转换的组件称作编解码插件，可以由客户自行开发，然后上传到平台。

数据分发：

• 同一个厂家的设备卖给不同的客户后，就要把数据推送到不同客户的平台，如果在设备端进行配置，那显然增加设备端的复杂性，而且要增加设备生产过程中的步骤。将数据统一发送到物联网平台，然后由物联网平台进行数据分发，可以大大简化设备厂商的工作。设备注册到物联网平台后，可以指定具体设备关联到客户的平台，物联网平台在接收到该设备的数据后自动转发数据到客户的平台。
• 数据分发和设备分组管理密切相关，设备分组信息包含了要关联的应用平台信息，同一分组下的所有设备都推送数据到分组信息指定的应用平台。

密钥管理：

如果采取加密传输，那么物联网平台还负责密钥管理工作，可以支持：

• 一机一密：一个密钥对应一台设备
• 一型一密：一个密钥对应同一型号的所有设备

其他功能：

• 提供简单的数据展示，将解码后的JSON格式的数据以列表的形式进行展示。
• 提供数据永久存储或暂时存储，如果平台提供永久存储，那么平台还充当数据服务器，提供暂时存储可以避免应用服务器下线期间数据丢失。
• 提供轻应用，例如OneNET可以让用户自定义展示页面。
• 负载均衡，例如通过LWM2M的Bootstrap模式将不同的设备导向不同的服务器。
• 固件升级，通过平台给指定的型号下载更新固件。

6、物联网协议

物联网协议是指在物联网环境中用于设备间通信和数据传输的协议,根据不同的作用，物联网协议可分为传输协议、通信协议和行业协议。

• 传输协议：一般负责子网内设备间的组网及通信。例如 Wi-Fi、Ethernet、NFC、 Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G/4G/5G等。这些协议能够确保在网络上传输的数据的安全性和可靠性。

• 通讯协议：主要是运行在传统互联网TCP/IP协议之上的设备通讯协议，负责设备通过互联网进行数据交换及通信。例如 MQTT、CoAP、HTTP等。

• 行业协议：某个行业范围内统一的标准协议。例如车联网 JT/T808、视频GB/T 28181等

下面这些传输协议都是在不同的应用场景中实现设备间通信的关键技术。

传输协议

协议	描述	应用场景
Modbus	一种应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。通过此协议，控制器间、控制器通过网络（例如以太网）与其他设备间可通信。	工业领域广泛应用
OPC-UA	全称为OPC Unified Architecture（OPC统一架构），是一项开源的、独立于平台的标准协议。使得使用不同系统的设备可以通过网络在客户端和服务器之间发送消息进行通信。适用于远程访问。	适用于现场设备、控制系统、制造执行系统和企业资源规划系统等
OPC-DA	适用于单系统数据访问的协议。为实时数据访问规范，定义了包括数据值、更新时间与数据品质信息的相关标准。	适用于多个供应商设备和控制应用程序之间的数据交换
LoRa	一种基于Semtech公司开发的低功耗局域网无线标准，解决了在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远的问题，实现了低功耗和远距离的统一。	智慧城市、智慧建筑、智能家居、智能农业、无线工业等
ZigBee	一种低速短距离的无线通信协议，特点包括低速、低耗电、低成本、支持大量节点、支持多种拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。它主要通过无线网络进行传输。	工业、农业、智能家居等领域的大规模应用
Bluetooth	一种无线数据和语音通信的全球开放规范，基于低成本的近距离无线连接，为固定和移动设备建立通信环境。	移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设间的无线信息交换

 通讯协议

协议	描述	应用场景
MQTT	基于TCP/IP协议的轻量级发布/订阅信息传输协议，特点包括报文紧凑、轻量可靠、支持QoS。	物联网行业推荐协议之一，应用于智能硬件、车联网、能源、电力等场景
HTTPS	HTTP协议的安全版本，超文本传输协议，基于请求/响应模型进行数据传输。增加了数据加密和安全验证功能。	适用于网络安全性要求较高的场景，如网上银行、电子商务、保密通信等
CoAP	Constrained Application Protocol（约束应用协议），一种在物联网中的类web协议，使用请求/响应模型，基于UDP进行数据传输，适合资源受限的低功耗设备。	水表、电表等资源受限的低功耗设备广泛应用
TCP	传输控制协议，一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。特点是可靠传输、按序到达、重发丢失的数据包。私有协议，具有灵活性，按需定制。	适用于需要可靠数据传输的应用，如文件传输、电子邮件等
UDP	用户数据报协议，一种无连接的协议。特点是不保证数据传输的可靠性和流控制，但时延低、开销少。	实时数据传输和快速通信，如实时视频和音频流、传感器数据采集等

 

   行业协议

协议	描述	应用场景
GB/T28181	国家标准GB/T 28181—2016《公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》，是视频监控领域的国家标准。	视频联网传输和设备控制
JT/T808	《道路运输车辆卫星定位系统终端通信协议及数据格式》，主要用于“两客一危”（即客车、旅游客车和危险品运输车辆）车辆。	交通行业应用
GB3761	国标电表协议插件，利用新型数据采集技术，将电能表数据转换成电信号，提供给计量系统，并进行实时记录、统计、抄表和结算等。	电表
DL/T645	多功能电能表与数据终端设备进行数据交换的物理连接和协议标准。依据中国电力企业联合会提出的DL/T 645-2007《多功能电能表》标准规约。	电表
IEC104	由国际电工委员会制定的规约，是IEC101应用服务数据单元（ASDU）用网络规约TCP/IP进行传输的标准，保证远动信息的网络传输的通信规约依据。	电力、城市轨道交通
HJ212	《污染物在线监控（监测）系统数据传输标准》，环保行业中使用的数据传输标准协议。	环保行业
SL651	《水文监测数据通信规约》，规定水文监测等设备的数据通信标准。	水文监测

总结

物联网平台是连接终端设备和应用平台的桥梁。